近年来，飞秒激光双光子微细加工技术和光子晶体的相关研究得到了世界范围内越来越多科研工作者的重视。本文也在上述领域作了大量的研究工作。首先，本文自行开发了飞秒激光双光子微加工系统，并详细介绍了该系统的光源和光路组成部分；理论分析了光学聚焦系统对微加工区域尺寸的影响；之后针对该微加工系统的控制部分，本文自行开发了一套用于控制扫描振镜的软件程序；同时对微加工过程中的失真和补偿问题进行了讨论。其次，飞秒激光双光子微加工利用超短脉冲激光与材料发生的非线性过程，即双光子光聚合，结合光斑的三维扫描，从而实现了任意形状的三维固化成型，分辨率可达纳米级。本文讨论了双光子光聚合的原理及其特点，并从理论上推导了其空间分辨率的计算公式；设计了相关的微加工实验对上述结论进行了验证，同时给了双光子微加工的两个实例。目前，光子晶体的相关研究取得了令人瞩目的进展，光子禁带结构的理论计算则对光子晶体的实验制备和应用研究具有重要指导意义。本文详细推导了光子禁带的时域有限差分法计算公式，讨论了计算过程中的数值稳定、数值色散、边界条件以及激励源的设置等问题；给出了运用该算法所得到的面心立方和金刚石结构三维光子晶体带隙结构图，理论证明了上述二结构光子晶体中分别存在着显著的非完全和完全光子禁带效应；由此出发，本文选取了三维Logpile型结构光子晶体作为后续制备工作的研究对象。本文最后采用自行开发的激光微加工系统以及结合双光子微加工工艺研究，实验制备了三维Logpile型面心立方结构光子晶体，并借助于红外光谱仪等工具对前者的光子禁带进行了表征。检测结果表明，本文加工所得的三维面心立方结构光子晶体具有显著的非完全光子禁带，从而较好地验证了前文中采用时域有限差分法对光子晶体禁带所做出的预言。该结果同时也表明，本文所建立的光子禁带理论计算模型是一种可靠的带隙预测方法；而飞秒激光双光子微加工技术则是制备某些结构三维光子晶体的有效手段。